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近期，英國(guó)南安普頓大學(xué)的光電子研究中心(ORC)宣布，已成功獲得了一筆來(lái)自英國(guó)研究與創(chuàng)新工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)的超過(guò)625萬(wàn)英鎊的資金，用于在英國(guó)開發(fā)下一代光纖激光器。
高功率光纖激光器(HPFL)技術(shù)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，使其有別于其他制造技術(shù)，并且有望成為使該行業(yè)更高效和可持續(xù)的一個(gè)關(guān)鍵。這些激光器目前通常用于先進(jìn)的切割、焊接和3D打印生產(chǎn)線，未來(lái)有潛力每年減少超過(guò)25萬(wàn)噸的二氧化碳排放。
此外，高功率光纖激光器還具備精確控制輸出激光束的特性，能夠?qū)⑵浼性诋a(chǎn)品上的具體位置。這種設(shè)備能夠在數(shù)字時(shí)代改變制造業(yè)，但也正面臨新的挑戰(zhàn)——迄今為止，其操作與應(yīng)用卻仍然相當(dāng)原始，其潛力仍處于相對(duì)早期的階段。
數(shù)字化制造時(shí)代來(lái)臨，現(xiàn)代產(chǎn)品的生命周期從未如此短暫，對(duì)制造的靈活性要求正水漲船高。而隨著3D打印等新技術(shù)成為主流，傳統(tǒng)的制造技術(shù)也要煥發(fā)新生，實(shí)現(xiàn)更高的自由度和精度，制造商需要從以往固定的、適用于所有人的光束轉(zhuǎn)向靈活的、可以根據(jù)他們生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整的“結(jié)構(gòu)化”光。
未來(lái)的工廠車間預(yù)計(jì)將變得“更智能”，從專用的靜態(tài)激光站轉(zhuǎn)向可重構(gòu)的機(jī)器人布局。面對(duì)這種變化，需要新一代先進(jìn)的“智能”激光工具和“智能”光纖傳輸，來(lái)適配即將到來(lái)的第四次工業(yè)革命。
而ORC這個(gè)新項(xiàng)目的目標(biāo)，就是通過(guò)開發(fā)下一代可重構(gòu)、可伸縮、柔性、節(jié)能、智能化的光纖激光工具，為現(xiàn)代制造業(yè)帶來(lái)革命性的變革。
HiPPO的首席研究員Michalis Zervas教授表示：“在ORC發(fā)明誕生的高功率光纖激光器(HPFLs)，是激光生態(tài)系統(tǒng)的最新成員。它們以創(chuàng)紀(jì)錄的效率提供最高和‘最亮’的輸出功率，并已被證明是不可或缺的制造工具。”
當(dāng)下，標(biāo)準(zhǔn)的多千瓦光纖激光器正迅速地取代先進(jìn)生產(chǎn)線上的現(xiàn)有技術(shù)，用于切割、焊接、3D打印和標(biāo)記，覆蓋了從玻璃到鋼鐵等廣泛的材料處理。在這樣的背景下，其市場(chǎng)份額也在急劇攀升。
ORC表示，他們將利用光纖技術(shù)提供的大規(guī)模并行性，通過(guò)優(yōu)化組合光的空間、偏振和波長(zhǎng)屬性，充分利用光的矢量性質(zhì)，部署智能光子管道。另外，他們還會(huì)將遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)光下行傳輸?shù)焦ぜ?，嵌入高?jí)深度學(xué)習(xí)，以解決多維度復(fù)雜控制問題。
ORC希望，未來(lái)將高功率光纖激光器應(yīng)用到一系列以往未實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景中，比如建造下一代高效、緊湊的粒子加速器，清理空間碎片，處理核廢料等等。
EPSRC研究基地主任Jane Nicholson表示：“多年來(lái)，對(duì)激光的研究已經(jīng)產(chǎn)生了使工業(yè)過(guò)程更快、更環(huán)保、更高效的新技術(shù)。光具有一系列令人興奮的特性，通過(guò)開發(fā)更多這樣的高功率光纖激光器，我們將能夠改進(jìn)從航空航天到醫(yī)療保健等多個(gè)領(lǐng)域的制造技術(shù)。”
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